超積累植物——美洲商陸對錳毒的響應(yīng)機理研究.pdf

1、本研究首先對廣西大新縣錳礦區(qū)植物進行了調(diào)查，接著對南方四種抗逆性較強的草本植物進行了超積累植物的篩選工作，并重點對錳超積累植物--美洲商陸進行了生理特性的研究，包括對根際土壤錳元素的活化、吸收及轉(zhuǎn)運，抗氧化酶系統(tǒng)比較，葉綠素?zé)晒夥治?、紅外光譜分析等內(nèi)容，從不同的水平和層次上研究了美洲商陸對錳毒的響應(yīng)機制及耐性機理，現(xiàn)將主要研究成果總結(jié)如下： 1、廣西大新縣錳礦污染的9種優(yōu)勢耐性植物中，蜈蚣草(Pteris vittsts Lin

2、n.)對№、Zn、Ni都有較強的吸收能力；五節(jié)芒(Miscanthus floridulus(Labill.)Warb.)、野茼蒿(Erigeron bonariensis L.)、酸模葉蓼(Polygonum.lapathifolium L.)、加拿大蓬(Erigeron canadensis L.)對Mn的吸收較強；蔓生莠竹(Microstegium gratum(Hack.)A.Camus.)、馬唐(Digitaria sangu

3、inalis(L.)Scop.)、海芋(Alocasia macrorrhiza(L.)Schott＆Endl.)對Zn吸收較強；五節(jié)芒、加拿大蓬對Ni吸收能力顯著。雖然這些植物對三種重金屬的吸收均未達到超富集植物的要求，但作為污染土壤上的優(yōu)勢耐受性植物，相關(guān)研究仍具有一定意義。 2、錳對水蓼、小飛蓬、杠板歸和美洲商陸4種植物的生理特性都有明顯的影響。在高濃度錳處理下(16000 μmol.L<'-1>)，四種植物的質(zhì)膜透性極顯

4、著升高(p<0.01)、根系活力明顯降低(p<0.05)、地上部錳含量極顯著增加(p<0.01)，除美洲商陸外的其他三種植物的丙二醛含量明顯上升(p<0.05)，其中小飛蓬的變化幅度最大，美洲商陸的變化幅度最小。同時，該處理下水蓼、杠板歸、美洲商陸的可溶性糖及葉綠素總量維持在一定水平，與對照相比無極顯著差異(p>0.01)。植物通過維持較低的質(zhì)膜透性和丙二醛含量、較高的根系活力、穩(wěn)定的可溶性糖及葉綠素含量來增強耐錳性，通過比較發(fā)現(xiàn)，美洲

5、商陸的耐錳性最強，水蓼和杠板歸的耐錳性較強，小飛蓬的耐錳性最差，并且本實驗首次發(fā)現(xiàn)水蓼和杠板歸均已達到錳超富集植物的標(biāo)準(zhǔn)。 3、美洲商陸根莖葉中的全Mn含量隨著處理濃度的升高而逐漸遞增，尤其前期(第7天)葉片的Mn含量在錳處理為0.25g/kg時，便已達到超積累植物的標(biāo)準(zhǔn)，與之相對應(yīng)，組織中的水溶態(tài)Mn所占比例也不斷上升，最高Mn濃度下，葉片水溶態(tài)Mn含量達到19283.21mg/kg，占全錳含量的45.78％，這些變化又與根際

6、土壤中Mn的活化有著密切關(guān)系，作為能被植物吸收的易溶態(tài)Mn和弱吸附態(tài)Mn均表現(xiàn)明顯增加的趨勢。 4、錳毒脅迫下，SOD、POD、.ASA-POD、PPO活性變化不一，其中，SOD活性變化不大；POD活性總體上會隨著錳濃度的升高而逐漸上升，并在最高濃度下達到最大值，其活性是對照的507％；ASA-POD活性均有升高趨勢，后期的變化幅度最大，最高濃度下的ASA-POD活性是對照的635％；PPO活性在前期對錳毒有著較強的敏感性，最高

7、濃度下，其活性是對照的310％。綜合以上分析發(fā)現(xiàn)，四種保護酶對錳毒的敏感性：ASA-POD>POD>PPO>SOD。 5、錳毒脅迫對葉綠素?zé)晒飧黜椫笜?biāo)影響不大，但高濃度的錳處理影響了部分光合特性，其中，F(xiàn)<,0>、Fm、qN均受到了抑制，綜合兩個時期看，第7d的光合特性要優(yōu)于第14d。 6、不同組織器官的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)圖譜發(fā)生了變化。其中，莖組織在3336 cm<'-1>和2916 cm<'-1>處峰高先

8、上升后下降，反映了有機物運輸受阻情況的變化，即美洲商陸在低錳刺激下會產(chǎn)生大量有機物作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來增強其耐錳性，高錳則抑制了有機物的分泌和運輸；根和葉組織分別在2922 cm<'-1>和1606 cm<'-1>處表現(xiàn)不同變化趨勢，但都反映了一個變化規(guī)律即低錳處理下美洲商陸分泌的有機酸不斷螯合錳，隨著錳毒害的加重，其羧酸螯合力變?nèi)?；根組織1732 cm<'-1>和1026 cm<'-1>、莖組織1028 cm<'-1>、葉組織1052